JP2704221B2 - 回路遮断器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は回路遮断器、特に接点アームを接点閉成位置
に保持するばね偏倚拘束手段に関わる。 （従来の技術） 回路遮断器は低電圧配電系における回路保護手段とし
て利用されている。即ち、過負荷状態、高低レベルの短
絡または故障電流状態のような過電流状態から電気回路
またはシステムを保護する。 比較的小型の回路遮断器において過電流状態を効果的
に遮断するための要点は、問題の状態が発生するやいな
や、遮断器の接点アームをできるだけ迅速に「ラック解
除」し、開放することにある。 （発明が解決しようとする課題） 接点アームのラッチ解除に抵抗する力を「プローオー
プン」力（“blow open"force）と呼ぶ。確実な動作に
必要な一定の接触圧を提供する一方、この「ブローオー
プン」力を極めて低く維持する手段を提供することが本
発明の主要目的である。 この目的は達成すべく、本発明は１対の協働接点と、
長手軸を中心に枢動自在に支持されたクロスバーを含む
操作手段と、接点の１つを一端付近に装着され、接点閉
成位置から接点開放位置へクロスバーとは独立に移動で
きるように他端付近をクロスバーに枢動自在に支持され
た接点アームであって、接点閉成位置の通電状態におい
て、電流の大きさに比例した接点開放位置にむかって駆
動しようとする電気力学的な力の作用を受ける接点アー
ムと、電気力学的力が所定レベルより大きくなった時だ
け接点アームが電気力学的力の作用によりクロスバーと
は独立に接点開放位置へ移動できるように、それ以外は
クロスバーと一緒に移動するように、接点アームを拘束
する、クロスバー上に支持された拘束手段とから成り、
拘束手段が接点アームと協働する圧力板と、圧力板をば
ね偏倚させる圧縮ばねとより成り、圧縮ばねが電気力学
的力が所定レベル以下ならこの電気力学的力よりも大き
い力を、また所定レベル以上ならこの電気力学的力によ
って克服される力を圧力板に加えて接点アームを電気力
学的力に抗する方向へ、即ち接点閉成位置へむかって付
勢し、圧力板がさらに接点アームの他端に近い端縁部に
形成されたラッチ面とオーバラップしてこれと面衝合す
るほぼ平坦なラッチ面を有し、圧縮ばねの作用線がオー
バラップ及び面衝合域と整列しオーバラップ及び面衝合
域のラッチ面とほぼ直交することを特徴とする回路遮断
器を提供する。 拘束手段は圧力板をばね偏倚させる圧縮ばねを含み、
このばねはその作用線がラッチのオーバラップ及び面衝
合域と整列し、かつほぼ直交するように配置する。ま
た、圧力板はそのラッチ面のオーバラップ部分と隣接す
るランプまたはカム面を具備する。接点アームを接点開
放位置へ独自に移動すると、ランプが接点アームのカム
面と協働して接点アームを、クロスバーが接点アームの
移動に従動するまで接点開放位置に保持し、クロスバー
が接点アームに従動すると、接点アームのカム面がラン
プから離脱し、第１及び第２ラッチ面が再び互いに係合
する。 以下の説明から明らかなように、本発明の接点アーム
のラッチまたは拘束手段は高い故障電流または短絡電流
状態が発生した際に接点アームが極めて迅速に開放でき
るように、接触圧に対するブローオープン力の比率を小
さくし、使用中に望ましくない変化が起こらないように
接触圧を一定にする。 以下、添付図面を参照して本発明の実施例を詳細に説
明する。 （実施例） 第１図に示す回路遮断器10はカバー14を含む絶縁筐体
12、回路遮断機構16、及び固定接点18及び可動接点20を
含む開離可能接点から成る。回路遮断器は単極構成でも
多極構成でもよく、多極遮断器ならば、その筐体が、公
知のように、その内部を極ユニット・コンパートメント
に分割する絶縁障壁を含む。 例えば３極回路遮断器のような多極回路遮断器では、
回路遮断機構16は中央極ユニットに配置される単一のラ
ッチ装置である。ただし、各極ユニットはラッチレバー
26を解放するように引き外しレバー24を回転させるため
の別々の引き外し装置22を含む。 遮断器の各極ユニットでは、導体28及び接点アーム30
に開離可能な接点18、20をそれぞれ設けてあり、接点1
8、20が開離する際に発生するアーク34を消すための消
弧装置32を設けてある。導体28は先端36を起点としてい
る。接点アーム30はピボット38においてクロスバー42の
幅広部分40に枢着され、幅広部分40の開口部44内に接点
アームの尾部または端部が配置されている。接点18、20
が閉じると（第２図）、回路遮断器の各極ユニットにお
いて、線端36から導体28、接点18、20、接点アーム30、
可撓導体または分路、バイメタルストリップ52、及び導
体54を通って負荷端56に至る回路が形成される。 回路遮断機構16は米国特許第4,503,408号に詳細に記
載されている回路遮断器のものと同様であるから、ここ
では要約して説明することにとどめある。回路遮断機構
16は３極回路遮断器の中央極ユニットに配置され、筐体
12の底に固定した、例えばプレート58のような１対の互
いに間隔を保つ非可撓プレートに挟持されている。倒立
Ｕ字形の操作レバー60を、その脚端をプレート58に形成
したＵ字形切り込み62で枢動自在に支持することによ
り、プレート58で枢動自在に支持する。Ｕ字形操作レバ
ー60のブリッジ部分に、筐体のカバー14に形成した孔66
を貫通するハンドル64を固定する。ハンドル64を通すた
めの孔70を有するスライトプレートまたは防塵カバー68
がハンドルと共に移動することにより、ハンドル位置に
関係なく孔66をほぼ完全に閉じた状態に維持する。 接点アーム30はトグルリンク72、74から成るトグル機
構を介して、支持プレート58の位置78に枢動自在に取り
付けられていて解放自在な支持部材またはクレードル76
と連動する。トグルリンク72、74はニーピン80を介して
互いに枢動自在に連結されている。上方のトグルリンク
72はクレードル76の位置82に枢動自在に連結され、下方
のトグルリンク74はクロスバー42の位置38に、もっと具
体的には中央極に配置された幅広部分40に枢動自在に連
結される。ニーピン80とレバー60のブリッシ部分との間
にオーバセンタばね84を引っ張り状態で連結する。 接点18及び20が閉じている場合、ハンドル64をON位置
（第２図）からOFF位置（第１図）へ移動させることに
よって手動で開放することができ、この過程でオーバセ
ンタばね84の作用中心線が第２図で見て右へ移動してト
グルリンク72、74を折たたむことにより、クロスバー42
を時計方向に回転させ、その結果、各極ユニットの接点
アーム30を第１図に示すような接点開放位置まで上昇さ
せる。 回路遮断機構16が後述のようにラッチ状態にあれば、
ハンドル64をOFF位置からON位置へ戻すことによって開
放接点を手動で閉じることができ、このハンドル移動に
伴なってオーバセンタばね84の作用線が左方（第２図）
に復帰してトグリリンク72,74を直線状にすることによ
り、クロスバー42を反時計方向に回転させ、その結果、
すべての極ユニットの接点アーム30を接点閉成位置に移
動させる。 第１図では、解放自在なクレードル76を、回路遮断器
が引き外されている時に占めるラッチ解除位置で示し
た。第２、３及び４図にはクレードル76をラッチ状態で
示してあり、この位置ではクレードルがそのラッチ面86
と係合するラッチレバー26によって保持され、ラッチレ
バー26は引き外しレバー24によってラッチ作用位置に保
持される。電流は応答する引き外し手段22によって作動
させられると、引き外しレバー22はラッチレバー26を解
放することでクレードル76を、ばね84の作用下に運動し
てトグルリンク72、74を折たたむことにより、クロスバ
ー42をすべての極ユニットの接点アーム30と共に接点開
放位置（第１図）へ移動させることができるように解放
するが、これらの動作はいずれも公知である。回路遮断
器の接点を再び閉じるには、公知のように、ハンドル64
を第１図に示す位置から右へ移動させ、クレードル76の
一部に作用する操作レバー60の一部が前記クレードル
を、ラッチレバー26がねじりばね88の作用下にクレード
ルのラッチ面86と再び係合するまで時計方向に回転させ
ることによって回路遮断機構をリセットしなければなら
ない。前記機構をこのようにリセットすれば、上述のよ
うに接点を手動で再び閉じることができる。 以上に述べたように、各極ユニットにおける接点アー
ム30はその極ユニットと連携のクロスバー幅広部分40に
形成した開口部44に枢動自在に取り付ける。各接点アー
ム30は同じく開口部44内に配置された連携の拘束手段で
ある圧力板48及び圧縮ばね46を具備するが、この拘束手
段の目的は正常な電流状態下で閉成接点18、20間に接触
圧を発生させると共に、クロスバー42の作動と同時に、
接点アーム30を強制的にクロスバーと一体的に移動さ
せ、短絡電流状態のような著しい過電流状態下では接点
アームがクロスバーとは独立に接点開放位置へ、さらに
その先まで移動することを可能にすることにある。 本発明では、上述したように各接点アーム30と連携の
拘束手段が開口部44内に位置する接点アーム30の端部ま
たは尾部に作用するばね従動片または圧力板48と、圧力
板48とこれと対向する開口部44の壁との間に、圧力板48
を偏倚させて接点アーム尾部に当接させるように部分的
に圧縮された状態で介在させた圧縮ばねまたはコイルば
ね46とから成る。図示の実施例では、圧力板48を圧縮ば
ね46と接点アーム尾部または端部との間に挟持するだけ
で支持する。特に第５図から明らかなように、圧力板48
はラッチ面90、及びこのラッチ面90と連続し、これに対
して傾斜しているランプまたはカム面92を具備する。接
点アーム30はその尾部の端縁にカム面96を具備すると共
に、これに連続するラッチ面94をも具備する。常態で
は、即ち、接点アーム30が独立に運動する場合以外の状
態ではカム面92に直接連続するラッチ面90がその一部98
において接点アーム30のラッチ面94とオーバラップして
面衝合し、ばね46の作用下に、接点アーム30を、接触圧
を発生させる方向に、（即ち、図面で見て反時針方向
に）付勢する。この方向の接点アーム30の運動は接点ア
ーム30の尾部に対する制止手段として作用する開口部44
の上壁部分によって制限される。従って、クロスバーが
その長手軸を中心に接点開放または接点閉成方向に回動
している間、接点アーム30はクロスバー42と一体的に運
動するように強制される。 各接点アーム30と連携する拘束手段である圧力板48及
び圧縮ばね46は、ほぼ平行に間隔を保つ導体28の周りに
この導体28を流れる逆方向電流によって発生する磁場の
相互作用に起因する接点ブローオープン力よりも正常電
流状態下ではるかに大きい接触圧発生力を接点アーム30
に作用させるように構成する。このように構成すれば、
正常な電流状態下で接点18、20は閉じたままであり、正
常な接触圧が維持される。所定レベル以下の渦電流が発
生すると、引き外し手段22が呼応して回路遮断機構を作
動させ、その結果、回路遮断機構が公知の態様で引き外
し動作し、すべての接点アーム30のクロスバー42を第１
図に示した接点開放位置へ移動させる。 接点18、20が閉じている時（第２図）に、電流が例え
ば短絡状態発生によって急激に前記所定レベルよりも高
くなると、導体28及び接点アーム30の周りで相互作用す
る磁場の強さが急激に増大し、接点アームにブローオー
プン力を作用させる。このブローオーブン力は拘束手段
である圧力板48、圧縮ばね46による拘束力及び接触圧発
生力を克服し、限流速度で、かつ引き外し手段22が過電
流に呼応してクロスバー42を接点開放運動させる速度以
上の速度で接点アーム30をそのピボット38を中心に接点
開放位置へ迅速に回転するように強制する。回路遮断器
筐体に形成した障壁104に衝突すると、接点アーム30は
その独自の限流動作を制止させる。この作用を第３図に
示したが、この図から明らかなように、接点アーム30の
移動に伴ないそのラッチ面94が先ず圧力板48を押下して
圧力板のラッチ面90から外れると、接点アームのカム面
96が圧力板48のランプまたはカム面92と係合し、このカ
ム面92と協働することにより、引き外し手段22が前記所
定レベル以下の過電流に呼応して上述のようにクロスバ
ーを接点開放位置へ移動させるまで接点アーム30をその
接点開放位置に持する。電気力学的に行なわれる接点ア
ームの限流動作に比較すれば緩慢であるが、それでもこ
の作用は十分に迅速である。このように接点アーム30に
追従して接点開放位置へ移動する過程で、クロスバー42
はその軸102を中心に時計方向（第３図）に回転する。
障壁104は接点アームの自由端を同じ方向に移動できな
いように拘束するから、接点アーム30が時計方向に回転
すると、この接点アーム30はクロスバーに対してはピボ
ット38を中心に反時計方向に回転することになり、その
結果、接点アーム30が第１図の位置、即ち、ラッチ面94
が圧力板48のラッチ面90と再び係合する位置に復帰す
る。 再び第５図に関連し、特に注目すべきこととして、常
態では接点アーム30のラッチ面94とオーバラップする圧
力板48のラッチ面90の部分98はランプまたはカム面92と
隣接し、ラッチ面94と係合した時これと面衝合するよう
にほぼ平坦に形成してある。また、この面衝合が行なわ
れるラッチ面のオーバラップ域は圧縮コイルばね46の長
手軸100、即ち、圧縮ばね46の作用線と整列し、かつこ
れとほぼ直交するから、ばね力は接点アームのラッチ面
94に直角に作用する。このように構成すれば、簡単かつ
確実なばね構成が得られ、その結果、ブローオープン力
が小さくなり、使用中に望ましくない変化が生ずること
のない一定した接触圧が確保される。特にこの点に関し
て、本発明の構成は第６図に示す公知の構成よりもすぐ
れている。 第６図から明らかなように、従来型装置における拘束
手段も圧縮ばね114及び圧力部材またはばね従動素子116
から成る。ばね従動素子は位置118において枢動自在に
支持され、位置108において枢動自在に支持され、カム
面110を有する接点アーム106のラッチ面112と当接する
ようにばね付勢される。この構成も、接点アーム106が
電気力学的に「ブローオープン」されて時計方向に回転
すると、接点アームのラッチ面112がばね従動素子116を
押下し、次いでこのばね従動素子のラッチ面120から離
脱するに従って、接点アームのカム面110がばね従動素
子116と係合して接点アームをそのブローオープン位置
に一時的に保持するという点では本発明の構成と同じよ
うに機能する。ただし、本発明の構成と異なり、従来型
構成におけるばね従動素子116は変則的なＺ字形である
から、ラッチ面、即ち、面120は円弧状である。 接点アームのラッチ面112と面接触ではなく線接触す
る。このような線接触は使用期間が長くなるにつれて、
特に多くの場合例えばスチール製のばね従動素子よりも
軟質の、例えば銅で形成される接点アームのラッチ面11
2を摩耗させ易い。このような摩耗の結果として、ばね
従動素子116との線接触を介してラッチ面120にばね力が
加わる角度が第６図にベクトル122で示すように変化
し、従って、接点18、20間の接触圧も変化する。本発明
の構成と従来型構成とのもう１つの相違点として、従来
型構成では、コイルばね114の長手軸または作用中心線1
24が２つのラッチ面112、120の線接触域から側方へず
れ、従って、ばね従動素子116が低効率のレバーとして
作用するに過ぎない。

【図面の簡単な説明】 第１図は多極回路遮断器を引き外し状態で示す縦断面
図。 第２図は、接点が閉じた状態で回路遮断器を示す拡大部
分図。 第３図は、接点を「ブローオープン」位置で示す第２図
と同様の拡大部分図。 第４図は、接点をリセットまたは開放位置で示す第３図
と同様の拡大部分図。 第５図は接点アームとばね偏倚機構の関係を示す拡大部
分図。 第６図は、公知の構造を示す拡大部分図である。 30……接点アーム 42……クロスバー 46……コイルばね 48……圧力板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ダブラス・チャールズ・マークス アメリカ合衆国、ペンシルベニア州、ノ ース・ブラドック、グランドビュー・ア ベニュー 1169 (56)参考文献 特開 昭58−164126（ＪＰ，Ａ) 実開 昭58−120547（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭57−53555（ＪＰ，Ｕ) 実公 昭59−4535（ＪＰ，Ｙ２)

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 １．１対の協働接点と、長手軸を中心に枢動自在に支持
   されたクロスバーを含む操作手段と、接点の１つを一端
   付近に装着され、接点閉成位置から接点開放位置へクロ
   スバーとは独立に移動できるように他端付近をクロスバ
   ーに枢動自在に支持された接点アームであって、接点閉
   成位置の通電状態において、電流の大きさに比例した接
   点開放位置にむかって駆動しようとする電気力学的な力
   の作用を受ける接点アームと、電気力学的力が所定レベ
   ルより大きくなった時だけ接点アームが電気力学的力の
   作用によりクロスバーとは独立に接点開放位置へ移動で
   きるように、それ以外はクロスバーと一緒に移動するよ
   うに、接点アームを拘束する、クロスバー上に支持され
   た拘束手段とから成り、拘束手段が接点アームと協働す
   る圧力板と、圧力板をばね偏倚させる圧縮ばねとより成
   り、圧縮ばねが電気力学的力が所定レベル以下ならこの
   電気力学的力よりも大きい力を、また所定レベル以上な
   らこの電気力学的によって克服される力を圧力板に加え
   て接点アームを電気力学的力に抗する方向へ、即ち接点
   閉成位置へむかって付勢し、圧力板がさらに接点アーム
   の他端に近い端縁部に形成されたラッチ面とオーバラッ
   プしてこれと面衝合するほぼ平坦なラッチ面を有し、圧
   縮ばねの作用線がオーバラップ及び面衝合域と整列しオ
   ーバラップ及び面衝合域のラッチ面とほぼ直交すること
   を特徴とする回路遮断器。 ２．圧力板を圧縮ばねと接点アームの端縁部との間に挟
   持するだけで支持したことを特徴とする特許請求の範囲
   第１項に記載の回路遮断器。 ３．接点アームが他端に形成されたカム面を有し、圧力
   板が、そのラッチ面のオーバラップ部分と隣接し、接点
   アームが接点開放位置へ独自に移動すると、接点アーム
   のカム面と協働して接点アームを接点開放位置に保持す
   るカム面を有し、クロスバーが接点開放位置へ移動する
   と、接点アームのカム面が圧力板のカム面から離脱して
   接点アームと圧力板のラッチ面が再び互いに係合するよ
   うに構成したことを特徴とする特許請求の範囲第１項ま
   たは第２項に記載の回路遮断器。 ４．クロスバーが開口部を形成してある幅広部分を有
   し、その開口部内で可動接点アーム及び拘束手段を支持
   することを特徴とする特許請求の範囲第１項、第２項ま
   たは第３項に記載の回路遮断器。